Cadeia respiratória

A cadeia respiratória ou cadeia transportadora de elétrons é a terceira e última etapa da respiração celular, processo ocorrido no interior das mitocôndrias e que tem como papel a geração de energia em forma de ATP. É na cadeia respiratória que ocorre a maior parte do ATP produzido pelo processo de respiração celular.

Na cadeia respiratória, quatro grandes complexos proteicos inseridos na membrana interna da mitocôndria realizam o transporte dos elétrons de NADH e de FADH2 (formados na glicólise e no ciclo de Krebs) ao gás oxigênio, reduzindo-os a NAD+ e FAD, respectivamente. Estes elétrons possuem grande afinidade com o gás oxigênio e, ao combinarem-se a ele, o reduz a moléculas de água ao final da reação. O gás oxigênio participa efetivamente da respiração celular nesta etapa, assim, sua ausência implicaria na interrupção do processo.

Os elétrons do NADH e do FADH2, atraídos pelo gás oxigênio, percorrem um caminho por entre os complexos proteicos, liberando neste trajeto uma grande quantidade de energia. A energia liberada pelos elétrons na passagem de uma proteína a outra da cadeia respiratória é chamada de força eletromotiva, e ocasiona a passagem dos íons H+ da matriz mitocondrial para o pequeno espaço entre as membranas da mitocôndria.

Altamente concentrados no espaço entre as membranas mitocondriais, estes íons H+ tendem a retornar à matriz mitocondrial, gerando um potencial de difusão denominado força protomotiva. Para que consigam retornar, estes íons têm de passar por um dos complexos proteicos da cadeia respiratória, o sintase do ATP. Este complexo pode ser comparado à turbina de uma usina hidrelétrica: é composto por um rotor interno que, ao ser movido pela passagem dos íons H+, convertem a energia potencial da difusão dos íons em energia mecânica (a rotação da sintase do ATP) e, em seguida, em energia química.

Em outras palavras, a conversão da energia mecânica em energia química consiste na utilização da energia liberada com a entrada dos íons H+ pelo complexo proteico para a produção das moléculas de ATP. Nesta reação, a energia mecânica produzida é utilizada para a inserção de um fosfato à molécula de ADP (adenosina difosfato), transformando-o em ATP (adenosina trifosfato), em uma reação denominada fosforilação oxidativa. Contido de energia química, este ATP, ao final do processo, será fornecido a todas as células como fonte de energia para a realização de suas atividades.

A energia liberada pelos elétrons de NADH e do FADH2 em sua passagem pela cadeia respiratória rendem, teoricamente, 34 moléculas de ATP. Em condições normais, porém, esse rendimento é menor, sendo formadas 26 moléculas. Se estas 26 moléculas forem somadas aos dois ATP formados na glicólise e aos dois ATP formados no ciclo de Krebs, pode-se dizer que a respiração celular chega ao rendimento máximo de 30 moléculas de ATP por molécula de glicose, embora em teoria este número fosse de 38 moléculas de ATP por molécula de glicose.

Referência:

AMABIS, José Mariano; MARTHO, Gilberto Rodrigues. Biologia em Contexto. 1ª edição. São Paulo: Editora Moderna, 2013.

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